DE202021103664U1 - Device for the sterilization of aerosol-containing air - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (1) für die lokale Sterilisierung von aerosolhaltiger Luft, umfassend
a) mindestens einen Durchströmungskanal (13) mit einem oder mehreren Durchströmungsquerschnitten,
b) mindestens einen Ventilator (7) zur Erzeugung eines Luftstromes im Durchströmungskanal,
c) Mittel zur Sterilisierung (10) von mindestens einem Aerosol im Luftstrom,
d) mindestens einer Ansaugöffnung (4) für die aerosolhaltige Luft in den Durchströmungskanal sowie
e) mindestens einer Abluftöffnung (6) für einen sterilisierten Luftstrom aus den Durchströmungskanal, wobei
f) die mindestens eine Ansaugöffnung in mindestens ein Ansaugvolumen (14) einmündet, wobei jedes des mindestens einen Ansaugvolumens jeweils an eine Aerosolquelle angrenzt.
Device (1) for the local sterilization of aerosol-containing air, comprising
a) at least one flow channel (13) with one or more flow cross-sections,
b) at least one fan (7) for generating an air flow in the flow channel,
c) means for sterilizing (10) at least one aerosol in the air stream,
d) at least one suction opening (4) for the aerosol-containing air into the flow channel as well
e) at least one exhaust air opening (6) for a sterilized air flow from the flow channel, wherein
f) the at least one suction opening opens into at least one suction volume (14), each of the at least one suction volume being adjacent to an aerosol source.
Description
Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung für die Sterilisierung von aerosolhaltiger Luft, vorzugsweise mit einem Krankheitserreger wie Corona Virus SARS-CoV-2, Erkältungs- und Grippeviren und anderen ansteckenden viralen Krankheitserregern kontaminierten Aerosol gemäß dem ersten Schutzrechtsanspruch.The innovation relates to a device for the sterilization of aerosol-containing air, preferably aerosol contaminated with a pathogen such as corona virus SARS-CoV-2, cold and flu viruses and other infectious viral pathogens according to the first claim.
In Innenräumen, in denen sich Menschen in hoher Dichte in einer gewissen räumlichen Ordnung aufhalten, besteht ein erhöhtes Ansteckungsrisiko aufgrund der Übertragungsmöglichkeiten von Viren, insbesondere von Corona Virus SARS-CoV-2, durch mit Viren belastete Aerosolteilchen, die von den dort anwesenden Menschen ausgeatmet oder beim Niesen oder Husten ausgestoßen werden. Aerosole sind aufgrund ihrer kleinen Größe (Masse) lufttragend und können je nach Umgebungsbedingungen bis zu mehreren Stunden luftgetragen in den Innenräumen verbleiben. Zu solchen Innenräumen zählen u.a. Restaurants, Seminar- und Schulungsräumen, Klassenräume in Schulen, Hörsäle, Arztpraxen, Besprechungszimmer bei Ärzten, Fitnessstudios etc., aber auch Reinräume oder andere Räume mit einer kontrollierten Atmosphäre.In indoor rooms where people are in a high density in a certain spatial order, there is an increased risk of infection due to the transmission possibilities of viruses, in particular Corona Virus SARS-CoV-2, through aerosol particles contaminated with viruses that are exhaled by the people present there or expelled when sneezing or coughing. Aerosols are airborne due to their small size (mass) and, depending on the ambient conditions, can remain airborne in the interior for up to several hours. Such interiors include restaurants, seminar and training rooms, classrooms in schools, lecture halls, doctor's offices, meeting rooms for doctors, fitness studios, etc., but also clean rooms or other rooms with a controlled atmosphere.
Aufgrund der Übertragungswege über Aerosole sind deshalb Mindestabstände notwendig, wie z.B. vor dem Hintergrund der aktuellen Vorgaben zum Corona Virus SARS-CoV-2 größere Tischabstände in Restaurants, die wiederum aufgrund der geringeren Belegungsdichte zu hohen wirtschaftlichen Verlusten führen. In ähnlicher Weise führen diese Vorgaben zu Abstandsregeln in Schulen dazu, dass Unterricht nur in kleineren Gruppen für kürzere Unterrichtszeiten stattfinden kann, was zu massiven Ausfällen von Unterrichtsstunden führt. In diesen Umgebungen befinden sich jedoch meist Einzelpersonen oder kleinere Gruppen von Personen an einem festgelegten Ort in dem Innenraum (z.B. vier Familienmitglieder an einem Tisch im Restaurant, oder eine Dreiergruppe von Schülern an einem Arbeitstisch, oder eine einzelne Person an einem Fitness-Gerät im Studio, oder ein Patient beim Zahnarzt). Daher liegt die Bestrebung darin, den Austausch der Aerosole von einer Person oder von einer Gruppe von Personen zu einer anderen Personengruppe, z.B. von einem Tisch im Restaurant zu dem nächsten oder übernächsten Tisch, zu verhindern oder zu reduzieren.Due to the transmission routes via aerosols, minimum distances are therefore necessary, e.g. against the background of the current requirements for the Corona Virus SARS-CoV-2, larger table distances in restaurants, which in turn lead to high economic losses due to the lower occupancy density. Similarly, these requirements for distance rules in schools mean that lessons can only take place in smaller groups for shorter lesson times, which leads to massive cancellations of lessons. In these environments, however, there are mostly individuals or small groups of people in a fixed location in the interior (e.g. four family members at a table in the restaurant, or a group of three students at a work table, or a single person at a fitness machine in the studio , or a patient at the dentist). The aim is therefore to prevent or reduce the exchange of aerosols from one person or from one group of people to another group of people, e.g. from one table in the restaurant to the next or the next but one.
Zudem wird die Übertragung der Viren durch Aerosole beeinflusst durch äußere Umwelteinflüsse, wie Temperatur und Luftfeuchte, die einen Einfluss auf die Lebensdauer der Aerosole und damit der Viren in der Luft haben. So können die Aerosolpartikel bei trockener Luft schneller austrocknen und damit den Virus schneller unschädlich machen, als dies bei feuchter Luft möglich ist. Zu beobachten ist dies besonders drastisch z.B. in den Schlachthöfen, in denen niedrige Temperaturen und hohe Luftfeuchtigkeit die Übertragung der Viren begünstigen.In addition, the transmission of viruses through aerosols is influenced by external environmental influences, such as temperature and air humidity, which have an impact on the lifespan of the aerosols and thus the viruses in the air. In this way, the aerosol particles can dry out more quickly in dry air and thus render the virus harmless more quickly than is possible in moist air. This can be observed particularly drastically, e.g. in the slaughterhouses, where low temperatures and high humidity promote the transmission of viruses.
Bekannt sind beispielsweise Absaugvorrichtungen insbesondere für gewerbliche Anwendungen, bei denen eine Absaugöffnung wie eine Absaugglocke an eine Emissionsquelle positioniert wird und die Emissionen aufgesaugt und in ein Abluftkanalsystem weitergeleitet werden. Die Absaugung erfolgt schon aus Gründen des Lärmschutzes in der Regel am Ende des Abluftkanalsystems. Eine Sterilisation erfolgt - sofern überhaupt vorgesehen - üblicherweise zentral für alle angeschlossenen Absaugungen abseits im Abluftkanalsystem. Derartige Absaugvorrichtungen sind jedoch Abluftsysteme, d.h. die abgesaugte Luft wird bei geschlossenen Räumen durch andere Öffnungen in den Raum wieder einströmen, was wiederum einen Einsatz insbesondere in Sicherheitsbereichen oder Reinräumen nicht ermöglicht.For example, suction devices are known, in particular for commercial applications, in which a suction opening such as a suction bell is positioned at an emission source and the emissions are sucked up and passed on into an exhaust air duct system. For reasons of noise protection, the suction usually takes place at the end of the exhaust duct system. Sterilization - if provided at all - usually takes place centrally for all connected suction devices, apart from in the exhaust air duct system. Such suction devices are, however, exhaust air systems, i.e. the extracted air will flow back into the room through other openings in closed rooms, which in turn does not allow use in particular in security areas or clean rooms.
Weiterhin sind Abluftanlagen für Räume bekannt, bei denen die Luft meist an nur wenigen Stellen im Raum abgesaugt wird, oftmals an der Raumdecke. Die Absaugung erfolgt integral und nicht für jede Emissionsquelle separat, was insbesondere für die Absaugung und Vernichtung von erregerhaltiger Luft nicht zufriedenstellend ist.Furthermore, exhaust systems for rooms are known in which the air is usually extracted from only a few places in the room, often on the ceiling. The suction takes place integrally and not separately for each emission source, which is particularly unsatisfactory for the suction and destruction of air containing pathogens.
Ferner sind Umluftanlagen bekannt, bei denen die Luft in einem Raum angesaugt, behandelt, d.h. gereinigt, gefiltert und/oder temperiert an anderer Stelle wieder zurück in den Raum geführt wird. Sie dienen vorzugsweise der Luftkonditionierung in geschlossenen Räumen, Fahrzeugen und Gebäuden.Furthermore, air circulation systems are known in which the air in one room is sucked in, treated, i.e. cleaned, filtered and / or brought back into the room at another point. They are primarily used for air conditioning in closed rooms, vehicles and buildings.
Umluftanlagen sind als Umluftabreinigungsanlagen vorzugsweise Klima- und Abreinigungsanlagen in Reinräumen, bei denen die abgesaugte Luft zentral oder dezentral an Verunreinigungsquellen üblicherweise über ein Umluftkanalsystem aus dem Raum geleitet, dort gereinigt, gefiltert und/oder temperiert wieder in den Raum geleitet wird. Ähnliche Umluftanlagen dienen beispielsweise auch der Fahrzeugklimatisierung oder der Klimatisierung von Großrechneranlagen.Circulating air systems are preferably air conditioning and cleaning systems in clean rooms, in which the extracted air is routed centrally or decentrally to sources of pollution, usually via a circulating air duct system, from the room, where it is cleaned, filtered and / or returned to the room at a controlled temperature. Similar air circulation systems are also used, for example, for vehicle air conditioning or for air conditioning mainframe systems.
Ein Beispiel für Umluftabreinigungsanlagen, bei der die angesaugte Luft zur Behandlung nicht aus dem Raum geleitet wird, sind Umluft Dunstabzugshauben für Küchen- und Laboranwendungen.An example of circulating air cleaning systems in which the air drawn in is not led out of the room for treatment are circulating air extractor hoods for kitchen and laboratory applications.
Bekannt sind aber auch Ansätze, bei denen Umluftabreinigungsanlagen auch zusätzlich oder ausschließlich für die Entkeimung einer durchströmenden Luft herangezogen werden.However, approaches are also known in which circulating air cleaning systems are also used additionally or exclusively for disinfecting air flowing through.
Aus der
Auch aus der
Aus der
Alle genannten Umluftabreinigungsanlagen zeichnen sich aber oftmals durch eine ausgeprägte Geräuschentwicklung aus, da die angesaugte Luft durch eine druckmindernde Abreinigungsstufe, in der Regel ein Filterelement, gefördert werden muss. Dies schränkt jedoch die Einsatzfähigkeit enorm ein.However, all of the above-mentioned circulating air cleaning systems are often characterized by a pronounced noise development, since the air that is sucked in has to be conveyed through a pressure-reducing cleaning stage, usually a filter element. However, this limits the usability enormously.
Davon ausgehend liegt eine Aufgabe der Neuerung darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass sie sich für die Sterilisierung von aerosolhaltiger Luft, vorzugsweise mit einem Krankheitserreger wie Corona Virus SARS-CoV-2, Erkältungs- und Grippeviren und anderen ansteckenden viralen Krankheitserregern, einerseits und dabei konzeptionell für den Einsatz in lärmsensiblen Umgebungen eignet.Based on this, one task of the innovation is to design a device of the type mentioned in such a way that it is suitable for the sterilization of aerosol-containing air, preferably with a pathogen such as corona virus SARS-CoV-2, cold and flu viruses and other infectious viral viruses Pathogens, on the one hand and conceptually suitable for use in noise-sensitive environments.
Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Hierauf rückbezogene Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen und Ausgestaltungen wieder.The object is achieved with a device having the features of
Eine Lösung der Aufgabe basiert auf dem Grundgedanken einer Kombination aus eines lokalen Einfangens der Aerosole an einem Ort mit einer Person, mit mehreren zusammengehörenden Personen (z.B. an einem Restauranttisch) oder einer anderen Aerosolquelle, verbunden mit einer lokalen De-Aktivierung des Virus (Unschädlichmachen) bei gleichzeitig niedrigen Durchströmungswiderstand.One solution to the task is based on the basic idea of a combination of local trapping of the aerosols in one place with one person, with several people belonging together (e.g. at a restaurant table) or another aerosol source, combined with local deactivation of the virus (rendering harmless) with low flow resistance at the same time.
Es wird folglich eine Vorrichtung vorgeschlagen, die aerosolhaltiger Luft aus mindestens einem Absaugvolumen in einem unmittelbaren und lokal abgrenzbaren Umgebungsbereich über mindestens eine Ansaugöffnung lokal einsaugt, in der Vorrichtung sterilisiert und wieder in diesen Umgebungsbereich über mindestens eine Abluftöffnung wieder abgibt. Die Umgebungsbereiche erstrecken sich vorzugsweise im Bereich zwischen 1 bis 4 m weiter bevorzugt säulen- oder kugelförmig um die Vorrichtung. Der Abstand zwischen der Ansaugöffnung und Abluftöffnung beträgt vorzugsweise maximal 1,5 m, weiter bevorzugt maximal 1,0 m.A device is consequently proposed that locally sucks in aerosol-containing air from at least one suction volume in an immediate and locally delimited surrounding area via at least one suction opening, sterilizing it in the device and releasing it again into this surrounding area via at least one exhaust air opening. The surrounding areas extend preferably in the range between 1 to 4 m, more preferably columnar or spherical, around the device. The distance between the suction opening and the exhaust air opening is preferably a maximum of 1.5 m, more preferably a maximum of 1.0 m.
Eine Abreinigung der Luft vom Aerosol und/oder von Partikeln steht nicht im Vordergrund, sondern die möglichst effektive Sterilisierung der angesaugten aerosolhaltigen Luft. Abscheidestufen, die einen zusätzlichen Durchströmungswiderstand in der Vorrichtung hervorrufen würden, sind nicht erforderlich. Dennoch werden im Rahmen von einzelnen Ausführungsformen nachfolgend auch Abscheidemittel oder Mittel zur Abtrennung von Strömungsanteilen im Rahmen der Mittel zur Sterilisierung vorgeschlagen, die jedoch ihre Funktion nur im Gesamtkontext der Sterilisierung übernehmen. Das Ziel der gleichzeitig zum Abtrennen laufenden Behandlung ist es, die Viren unschädlich zu machen, so dass keine Infektivität mehr besteht.A cleaning of the air from the aerosol and / or particles is not in the foreground, but the most effective possible sterilization of the sucked in aerosol-containing air. Separation stages that would cause additional flow resistance in the device are not required. Nevertheless, within the scope of individual embodiments, separating means or means for separating off flow components are also proposed below within the scope of the means for sterilization, but these only take over their function in the overall context of the sterilization. The aim of the treatment running at the same time as the separation is to render the viruses harmless so that there is no longer any infectivity.
Zur Lösung der Aufgabe wird folglich eine Vorrichtung für die Sterilisierung von aerosolhaltiger Luft vorgeschlagen, umfassend folgende Komponenten:
- a) mindestens einen Durchströmungskanal mit einem oder mehreren Durchströmungsquerschnitten, vorzugsweise einen Durchströmungskanal mit einem Durchströmungsquerschnitt,
- b) mindestens einem Ventilator zur Erzeugung eines Luftstromes im Durchströmungskanal,
- c) Mittel zur Sterilisierung von mindestens einem Aerosol im Luftstrom,
- d) mindestens einer Ansaugöffnung für die aerosolhaltige Luft in den Durchströmungskanal sowie
- e) mindestens einer Abluftöffnung für einen sterilisiertenLuftstrom aus den Durchströmungskanal,
- f) die mindestens eine Ansaugöffnung in mindestens ein Ansaugvolumen einmündet, wobei jedes des mindestens einen Ansaugvolumens jeweils an eine Aerosolquelle angrenzt.
- a) at least one through-flow channel with one or more through-flow cross-sections, preferably one through-flow channel with one through-flow cross-section,
- b) at least one fan for generating an air flow in the flow channel,
- c) means for the sterilization of at least one aerosol in the air stream,
- d) at least one suction opening for the aerosol-containing air into the flow channel as well
- e) at least one exhaust air opening for a sterilized air flow from the flow channel,
- f) the at least one suction opening opens into at least one suction volume, each of the at least one suction volume being adjacent to an aerosol source.
Lokal heißt in diesem Zusammenhang eine apparative Nähe, vorzugsweise Zusammenfassung von Ansaugung und Ausstoß von der aerosolhaltigen Luft mit der Sterilisierung dieser Luft, vorzugsweise im Umluftbetrieb. Lokal heißt insbesondere auch die apparative Nähe der Vorrichtung zum Ansaugvolumen und zur an diese angrenzende mindestens eine Aerosolquelle als örtliche Abgrenzung zu benachbarte Vorrichtungen/Ansaugvolumina/Aersolquellen mit anderen, vorzugsweise nicht überschneidenden Ansaugvolumina im gleichen Raum. In einem Restaurant bilden z.B. die einzelnen Tische mit an diesen sitzenden Personen (Aerosolquellen) sowie einer auf, über oder unter dem Tisch angeordneten Vorrichtung mit einem dazwischen angeordneten Ansaugvolumen (vorzugsweise über der Tischplatte) ein lokales System, das sich benachbarten gleichartigen Systemen örtlich abgrenzt.In this context, local means close proximity to equipment, preferably combining the suction and discharge of the aerosol-containing air with the sterilization of this air, preferably in recirculation mode. Local also means in particular the apparatus proximity of the device to the suction volume and to the adjoining at least one aerosol source as a spatial delimitation to neighboring devices / suction volumes / aerosol sources with other, preferably non-overlapping suction volumes in the same room. In a restaurant, for example, the individual tables with people sitting at them (aerosol sources) as well as a device arranged on, above or below the table with a suction volume arranged in between (preferably above the table top) form a local system that locally delimits neighboring systems of the same type.
Wesentlich ist, dass die Luft aus dem Volumen mit der lokalen Aerosolquelle angesaugt wird. Das genannte Ansaugvolumen ist folglich das Volumen unmittelbar vor der Ansaugöffnung (Distanz vorzugsweise bis 1 Meter zwischen Ansaugöffnung und Aerosolquelle) und befindet sich im Einströmbereich der Vorrichtung. Ein Ansaugvolumen erfasst ferner mindestens eine der Aerosolquellen, die in das Ansaugvolumen ein Aerosol abgeben. Im Einströmbereich bildet sich eine in Richtung der Ansaugöffnung gerichtete dominierende Strömung.It is essential that the air is sucked in from the volume with the local aerosol source. The suction volume mentioned is consequently the volume immediately in front of the suction opening (distance preferably up to 1 meter between the suction opening and the aerosol source) and is located in the inflow area of the device. An intake volume also includes at least one of the aerosol sources that release an aerosol into the intake volume. In the inflow area, a dominant flow directed in the direction of the suction opening forms.
Das genannte Ansaugvolumen wird folglich als das begrenzte Volumen unmittelbar vor der Ansaugöffnung mit einem freien Abstand zur Ansaugöffnung von 0,6 m, vorzugsweise 1,0 m, weiter bevorzugt 1,5 m definiert. Sie umfasst vorzugsweise den Volumenbereich zwischen der Ansaugöffnung und der Aerosolquelle. Es steht im fluidischen Kontakt zu einer Aerosolquelle, z.B. einem ausatmenden Menschen, und der Ansaugöffnung als Aerosolsenke. Weiter bevorzugt umfasst ein Ansaugvolumen dabei zumindest das kleinste Kugelvolumen zwischen einer Ansaugöffnung und einer Aerosolquelle, wobei sowohl Ansaugöffnung als auch Aerosolquelle die sphärische Oberfläche des Kugelvolumens berühren.Said suction volume is consequently defined as the limited volume immediately in front of the suction opening with a free distance from the suction opening of 0.6 m, preferably 1.0 m, more preferably 1.5 m. It preferably comprises the volume area between the suction opening and the aerosol source. It is in fluid contact with an aerosol source, e.g. an exhaling person, and the suction opening as an aerosol sink. A suction volume further preferably comprises at least the smallest spherical volume between a suction opening and an aerosol source, both the suction opening and the aerosol source touching the spherical surface of the spherical volume.
Der mindestens eine Durchströmungskanal verbindet, vorzugsweise aus- oder einleitende Abzweigung, die mindestens eine Ansaugöffnung mit der mindestens einen Abluftöffnung. Der mindestens eine Durchströmungskanal weist an jeder Stelle (in Summe) einen Durchströmungsquerschnitt auf, der nicht zwingend einheitlich konstant sein muss. Der Durchströmungskanal ist ganz oder zum überwiegenden Teil, d.h. in mindestens einem Abschnitt vorzugsweise vertikal ausgerichtet. Zugunsten eines geringen Strömungswiderstands wird eine vorzugsweise geradlinige Ausgestaltung vorgeschlagen, weist aber je nach nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen und Ausgestaltung der Mittel zur Sterilisierung auch Strömungsumlenkungsbereiche auf. Unten liegende Strömungsumlenkungsbereiche sind zudem als Sammelbereiche, vorzugsweise Sammelbehälter für abgeschiedene Aerosolbestandteile und/oder Partikel ausgestaltbar.The at least one through-flow channel connects, preferably an outgoing or introducing branch, the at least one suction opening with the at least one exhaust air opening. The at least one throughflow channel has a throughflow cross section at each point (in total), which does not necessarily have to be uniformly constant. The flow channel is wholly or predominantly oriented, i.e. in at least one section, preferably vertically. In favor of a low flow resistance, a preferably straight design is proposed, but depending on the embodiments and design of the means for sterilization described below, it also has flow deflection areas. Lower flow deflection areas can also be configured as collecting areas, preferably collecting containers for separated aerosol constituents and / or particles.
Eine Auffächerung oder Unterteilung in mehrere Durchströmungskanäle (Teilkanäle) und/oder Zusammenführung aus mehreren Durchströmungskanälen (Teilkanälen) zwischen der mindestens einen Ansaugöffnung und der mindestens einen Abluftöffnung fallen in den Rahmen der Neuerung. Vorzugsweise verlässt auch dann die angesaugte Luftmenge grundsätzlich und abgesehen von im Durchströmungskanal vorrübergehend abgeschiedene Aerosolbestandteilen und/oder den durch die Vorrichtung unschädlich gemachten Aerosolen und/oder Partikeln die Vorrichtung nur über die mindestens einen Abluftöffnung wieder.A fanning out or subdivision into several throughflow channels (subchannels) and / or merging of several throughflow channels (subchannels) between the at least one intake opening and the at least one exhaust air opening fall within the scope of the innovation. The amount of air drawn in then also preferably leaves the device again only via the at least one exhaust air opening, apart from the aerosol components temporarily separated in the flow channel and / or the aerosols and / or particles rendered harmless by the device.
Grundsätzlich umfasst die Neuerung folgende Ausführungsgrundformen der Mittel zur Sterilisierung:
- - Mittel zur Sterilisierung, die auf den zu sterilisierenden Luftstrom direkt und auf abgeschiedene Aerosolbestandteile einwirken, ein- oder mehrstufig. Die Mittel umfassen zusätzlich Mittel zur Abtrennung des mindestens einen Aerosols oder Anteile davon aus dem Luftstrom. Diese Mittel zur Abtrennung dienen vorzugsweise der selektiven und temporären Fixierung von Aerosolbestandteilen für eine nachfolgende Sterilisierung. Sie sind nicht für eine Abtrennung von Staubpartikeln oder anderen festen Bestandteilen vorgesehen.
- - Mittel zur Sterilisierung, die auf den zu sterilisierenden Luftstrom direkt einwirken, ein- oder mehrstufig, aber ohne die vorgenannten Mittel zur Abtrennung des mindestens einen Aerosols oder Anteile davon aus dem Luftstrom.
- - Means for sterilization, which act directly on the air stream to be sterilized and on deposited aerosol components, in one or more stages. The means additionally comprise means for separating the at least one aerosol or parts thereof from the air stream. These separation means are preferably used for the selective and temporary fixation of aerosol constituents for subsequent sterilization. They are not intended for the separation of dust particles or other solid components.
- - Means for sterilization which act directly on the air stream to be sterilized, in one or more stages, but without the aforementioned means for separating the at least one aerosol or parts thereof from the air stream.
Die Mittel zur Sterilisierung weisen je nach Ausführungsform einen Wirkbereich im Durchströmungskanal und/oder über die Abscheideflächen auf. Sie sind weiterhin wie folgt ausgestaltbar und umfassen folglich mindestens eines der folgenden Mittel:
- - Heizmittel mit Wirkbereich im Durchströmungskanal,
- - UV-Lichtquelle, vorzugsweise eine UVC-Lichtquelle, mit Wirkbereich im Durchströmungskanal,
- - Mittel für eine Plasmaentladung mit Wirkbereich im Durchströmungskanal, und/oder
- - mindestens eine Mikrowellenquelle mit Wirkbereich im Durchströmungskanal.
- - heating means with effective area in the flow channel,
- - UV light source, preferably a UVC light source, with effective area in the flow channel,
- - Means for a plasma discharge with an effective area in the flow channel, and / or
- - At least one microwave source with an effective area in the flow channel.
Die Neuerung wird anhand von Ausführungsformen und -beispielen, den folgenden Figuren und Beschreibungen näher erläutert. Alle dargestellten Merkmale und deren Kombinationen sind nicht nur auf diese Ausführungsbeispiele und deren Ausgestaltungen begrenzt. Vielmehr sollen diese stellvertretend für weitere mögliche, aber nicht explizit als Ausführungsbeispiele dargestellte weitere Ausgestaltungen kombinierbar angesehen werden. Es zeigen
-
1a und b schematisch eine beispielhafte Anordnung einer Ausführungsform der Vorrichtung in seitlicher Ansicht (a) und Draufsicht (b), -
2a bisc schematische Querschnittsansichten von bevorzugten Ausgestaltungen für eine Anordnung nach1a und b, -
3 eine schematische Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausgestaltung für eine Anordnung auf einer Tischplatte, -
4a und b schematisch beispielhafte Unterfluranordnungen von Ausführungsformen der Vorrichtung in seitlicher Ansicht, -
5 schematisch eine beispielhafte weitere Ausführungsform, bei der die mindestens eine Abluftöffnung direkt in das mindestens eine Ansaugvolumen ausmündet, -
6a und b schematisch weitere Ausführungsform gemäß1a und b, jedoch umfassend mindestens ein Mittel zur Umlenkung des Luftstroms aus der Abluftöffnung in Richtung der mindestens einen Ansaugöffnung, -
7a und b schematisch beispielhafte Mittel zur Sterilisierung, umfassend eine elektrostatische Abscheidung für das Aerosol, -
8a und b schematisch beispielhafte Mittel zur Sterilisierung, umfassend eine Abscheidung für das Aerosol mittels Massenkraftabscheider und/oder eine den Durchströmungsquerschnitt überspannende Filterfläche, -
9a bisd in schematischen Schnittdraufsichten über den Durchströmungsquerschnitt des Durchströmungskanals beispielhafte Mittel zur Sterilisierung, umfassend umströmbare Elemente sowie -
10a und b eine besonders bevorzugte Ausführungsform mit einer Ausgestaltung der Mittel zur Sterilisierung mittels UVC LED und Abwärmeleitblechen.
-
1a and b schematically shows an exemplary arrangement of an embodiment of the device in side view (a) and top view (b), -
2a untilc schematic cross-sectional views of preferred configurations for an arrangement according to FIG1a and b, -
3 a schematic cross-sectional view of a preferred embodiment for an arrangement on a table top, -
4a and b schematically exemplary underfloor arrangements of embodiments of the device in a side view, -
5 schematically an exemplary further embodiment in which the at least one exhaust air opening opens directly into the at least one intake volume, -
6a and b schematically further embodiment according to1a and b, but comprising at least one means for deflecting the air flow from the exhaust air opening in the direction of the at least one intake opening, -
7a and b schematically exemplary means for sterilization, comprising an electrostatic separation for the aerosol, -
8a and b schematically exemplary means for sterilization, comprising a separation for the aerosol by means of a mass force separator and / or a filter surface spanning the flow cross-section, -
9a untild in schematic sectional top views over the flow cross-section of the flow channel, exemplary means for sterilization, including elements around which flow can flow and -
10a and b a particularly preferred embodiment with a configuration of the means for sterilization by means of UVC LED and waste heat conducting plates.
Im Rahmen einer durch
Ferner befinden sich in den Gehäusen im Durchströmungskanal
Eine bevorzugte Ausgestaltung hierzu umfasst ein in
Im Rahmen einer bevorzugten weiteren Ausführungsform gemäß
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung hierzu sieht vor, die nach oben hin offene Ansaugöffnung
Grundsätzlich ist die Abluftöffnung auch an ein Abluftkanalsystem anschließbar, wobei der Ventilator Teil des Abluftkanalsystems ist.In principle, the exhaust air opening can also be connected to an exhaust air duct system, the fan being part of the exhaust air duct system.
Allgemein ist der mindestens eine Ventilator
In vorteilhafter Weise wird der Ventilator ausschließlich von dem sterilisierten Luftstrom angeströmt. Damit wird aber auch ein allgemeines Ziel der Neuerung verfolgt, dass der angesaugte nicht sterilisierte Luftstrom direkt den Mitteln für die Sterilisierung zugeführt wird, ohne in Kontakt mit anderen Elementen, wie z.B. Filterelementen oder eben Strömungsleitelementen des Ventilators. Damit reduziert sich auch die erforderlichen Desinfektionsintervalle der Vorrichtung.In an advantageous manner, the ventilator is exclusively flowed against by the sterilized air stream. However, this also pursues a general aim of the innovation that the sucked in, non-sterilized air flow is fed directly to the means for sterilization without coming into contact with other elements, such as filter elements or flow guide elements of the fan. This also reduces the required disinfection intervals for the device.
Der Ventilator ist grundsätzlich auch als Mantelstromventilator gestaltbar, der vorzugsweise zentral im Durchströmungskanal eingesetzt ist und nicht den gesamten Strömungsquerschnitt einnimmt. Er wird folglich von dem Luftstrom nicht nur durchdrungen wird, sondern auch umströmt und erzeugt er einen zentralen Luftstrom, der dann die umgebenden Luftstrombereiche durch den Durchströmungskanal, vorzugsweise aus der Abluftöffnung mitnimmt. Das Strömungsprofil ist folglich im Durchströmungsquerschnitt im Bereich des Mantelstromventilators maximal und nimmt dann zu den Wandungen des Durchströmungskanals und damit der Abluftöffnung ab, womit nicht nur ein leiserer Betrieb, sondern auch grundsätzlich geringere Turbulenzen bei Austritt der sterilisierten aerosolhaltigen Luft realisierbar sind. Dies dient insbesondere dem Komfort der sich in der Nähe der Vorrichtung aufhaltenden Personen.In principle, the fan can also be designed as a sheath flow fan, which is preferably inserted centrally in the flow channel and does not occupy the entire flow cross section. It is consequently not only penetrated by the air flow, but also flows around it and generates a central air flow which then takes the surrounding air flow areas with it through the flow channel, preferably from the exhaust air opening. The flow profile is consequently maximum in the flow cross-section in the area of the sheath flow fan and then decreases towards the walls of the flow channel and thus the exhaust air opening, so that not only quieter operation, but also fundamentally lower turbulence when the sterilized aerosol-containing air emerges. This is particularly useful for the convenience of those in the vicinity of the device.
Eine bevorzugte weitere Ausführungsform repräsentiert
Das in
Grundsätzlich entspricht die in
Eine bevorzugte weitere Ausführungsform repräsentieren
Die Mittel zur Umlenkung umfassen mindestens ein Umlenkblech
Eine spezielle Ausgestaltung sieht vor, dass die Mittel zur Umlenkung
Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, dass die Aerosolquellen zwischen den Mitteln zur Umlenkung
Nachfolgend werden Ausgestaltungen der Mittel zur Sterilisierung des mindestens einen Aerosols oder Anteile davon im Luftstrom näher erläutert.Configurations of the means for sterilizing the at least one aerosol or portions thereof in the air stream are explained in more detail below.
Erste Ausgestaltungen der Mittel zur Sterilisierung umfassen zusätzlich Mittel zur Abtrennung des mindestens einen Aerosols oder Anteile davon im Luftstrom. Diese Mittel zur Abtrennung dienen vorzugsweise der selektiven und temporären Fixierung von Aerosolbestandteilen für eine nachfolgende Sterilisierung. Sie sind nicht für eine Abtrennung von Staubpartikeln oder anderen festen Bestandteilen vorgesehen.First refinements of the means for sterilization additionally comprise means for separating off the at least one aerosol or portions thereof in the air stream. These separation means are preferably used for the selective and temporary fixation of aerosol constituents for subsequent sterilization. They are not intended for the separation of dust particles or other solid components.
Eine Ausgestaltung dieser Mittel zur Sterilisierung, repräsentiert durch
Dagegen repräsentiert
Die dargestellten Konstellationen eignen sich insbesondere für eine Sterilisierung mittels elektrostatischem Plasmafeld über den Abscheideflächen oder den Abscheidebereichen, alternativ auch für eine thermische Sterilisation mittels Erhitzung der Abscheideflächen z.B. mittels Mikrowelle.The constellations shown are particularly suitable for sterilization by means of an electrostatic plasma field over the separation surfaces or the separation areas, alternatively also for thermal sterilization by heating the separation surfaces, e.g. using a microwave.
Ergänzend oder alternativ hierzu wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Teil der mindestens einen vorgenannten Abscheidefläche Kühlmittel (vorzugsweise fluidisch über Kühlmittelkreisläufe oder elektrisch über Peltierelemente) für eine Oberflächentemperatur aufweist. Durch diese wird die Oberflächentemperatur der Abscheideflächen heruntergekühlt, vorzugsweise unter 10°C, weiter bevorzugt unter 0°C. Mit einer Abkühlung wird je nach eingestellter Temperatur Kondensation oder Reifbildung und damit eine Anbindung von Aerosolbestandteilen beim Auftreffen auf einer Abscheidefläche beschleunigt und eine Wiederablösung von jener durch Verdampfung oder Sublimation in vorteilhafter Weise verzögert.In addition or as an alternative to this, it is proposed that at least part of the at least one aforementioned separation surface be used for a coolant (preferably fluidically via coolant circuits or electrically via Peltier elements) Has surface temperature. This cools the surface temperature of the separation surfaces down, preferably below 10 ° C, more preferably below 0 ° C. With cooling, depending on the set temperature, condensation or frost formation and thus the binding of aerosol constituents when they hit a separation surface is accelerated and detachment from it through evaporation or sublimation is advantageously delayed.
Es ist vorzugsweise vorgesehen, die auf der mindestens einen Abscheidefläche
Eine weitere Ausgestaltung der Mittel zur Abtrennung repräsentiert
In einer in
Zur Abschirmung der Umgebung gegenüber aus dem Durchströmungskanal
Die vorgenannten durchströmbaren offenporigen Schaumelemente sind in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung heizbar, vorzugsweise als Metallschaumelemente mittels Widerstandsheizung oder mit einer Mikrowellenquelle, gestaltet. Sie dienen damit als alternative oder zusätzliche Sterilisationsstufe, wobei die Porenflächen ebenso als temporäre Abscheidestufen für Aerosolbestandteile heranziehbar sind.In a further preferred embodiment, the aforementioned open-pore foam elements through which a flow can flow are designed to be heatable, preferably as metal foam elements by means of resistance heating or with a microwave source. They thus serve as an alternative or additional sterilization stage, with the pore surfaces also being used as temporary separation stages for aerosol constituents.
Die Abscheidebereiche oder zusätzlichen Abscheideflächen werden bevorzugt in den Bereichen der lokalen Anreicherungen der Aerosolbestandteile positioniert. Die Massenkraftabscheider und/oder die Filterflächen dienen als Abscheideflächen, im Gegensatz zu Stand der Technik nicht der dauerhaften Fixierung und Entnahme, sondern der temporären Fixierung von Aerosolbestandteilen für die nachfolgende Sterilisierung.The separation areas or additional separation surfaces are preferably positioned in the areas of the local enrichment of the aerosol constituents. The inertial force separators and / or the filter surfaces serve as separation surfaces, in contrast to the prior art not for permanent fixation and removal, but for the temporary fixation of aerosol components for the subsequent sterilization.
Ferner wird hierbei vorzugsweise vorgeschlagen, dass der mindestens eine Massenkraftabscheider und/oder die Filterfläche mindestens eine eigene Abscheidefläche für das mindestens eine Aerosol bilden oder aufweist.Furthermore, it is preferably proposed here that the at least one mass force separator and / or the filter surface form or have at least one separate separation surface for the at least one aerosol.
Die vorgenannten Mittel zur Abtrennung, insbesondere die bevorzugten Abscheideflächen oder Abscheidebereiche sind Teil der Mittel zur Sterilisierung. Damit wird die Idee verfolgt, das Aerosol zunächst zu separieren und/oder zu fixieren, um dann anschließend mit Hilfe der nachfolgenden Mittel zu sterilisieren. Die mit diesen kombinierbaren Mittel zur Sterilisierung sind vorzugsweise:
- a) ein elektrostatisches Plasmafeld über den Abscheideflächen oder den Abscheidebereichen (vgl. insbes.
7a und b), und/oder - b) ein Aufheizmittel zur Erhitzung des durchströmenden Mediums, d.h. der Luft und des Aerosols, vorzugsweise im Abscheidebereich, vorzugsweise auch Erhitzung der mindestens einen Abscheidefläche auf eine Temperatur von über 40 °C, vorzugsweise größer 70°C, und/oder
- c) mindestens eine UV Strahlungsquelle (vorzugsweise UVC Strahlungsquelle), vorzugsweise UV- oder UVC-LEDs oder eine Gasentladungslampe (vorzugsweise eine Quecksilber-Gasentladungslampe) umfassend, mit einer Wellenlänge zwischen 180 und 410 nm, vorzugsweise zwischen 220 und 280 nm, vorzugsweise auf die Abscheideflächen oder Abscheidebereiche gerichtet (vgl. insbes.
8a und b), und/oder - d) eine Mikrowellenquelle zur Erhitzung der mindestens einen Abscheidefläche oder des Abscheidebereiches.
- a) an electrostatic plasma field over the separation surfaces or the separation areas (see esp.
7a and b), and / or - b) a heating means for heating the medium flowing through, ie the air and the aerosol, preferably in the separation area, preferably also heating the at least one separation surface to a temperature of over 40 ° C., preferably greater than 70 ° C., and / or
- c) at least one UV radiation source (preferably UVC radiation source), preferably UV or UVC LEDs or a gas discharge lamp (preferably a mercury gas discharge lamp) comprising, with a wavelength between 180 and 410 nm, preferably between 220 and 280 nm, preferably on the Separation surfaces or Directional separation areas (see esp.
8a and b), and / or - d) a microwave source for heating the at least one separation surface or the separation area.
Die genannten Mittel sind im Betriebszustand vorzugsweise mit konstanter Last oder Einstellung aktiviert, alternativ pulsweise, zyklisch oder in Intervallen.The means mentioned are activated in the operating state, preferably with a constant load or setting, alternatively in pulses, cyclically or at intervals.
Die unter b) und d) genannten Mittel zur Sterilisierung zeichnen sich gegenüber den a) und c) genannten Mitteln durch eine erhöhte Temperaturemission aus, weswegen sie insbesondere für Wärmeunempfindliche Umgebungen vorgeschlagen werden. Alternativ hierzu wird vorgeschlagen, diese Mittel mit anderen Mitteln, vorzugsweise die unter c) genannte UV-Sterilisierung zu kombinieren. Hier dienen die unter b) und d) genannten Mittel auf ein niedrigeres Temperaturniveau z.B. zwischen 30 und 50°C einjustiert, lediglich der Vorschädigung durch einsetzende Trocknung der keimbelasteten Aerosole und damit zur Effizienzsteigerung einer nachfolgenden UV-Sterilisierung.The means for sterilization mentioned under b) and d) are distinguished from the means mentioned a) and c) by an increased temperature emission, which is why they are proposed in particular for heat-insensitive environments. As an alternative to this, it is proposed to combine these means with other means, preferably the UV sterilization mentioned under c). The agents mentioned under b) and d) are used here, adjusted to a lower temperature level, e.g. between 30 and 50 ° C, only to prevent damage caused by drying of the germ-contaminated aerosols and thus to increase the efficiency of a subsequent UV sterilization.
Ferner werden auch Mittel zur Sterilisierung ohne die vorgenannten Mittel zur Abtrennung des mindestens einen Aerosols oder Anteile davon im Luftstrom vorgeschlagen. Die Wirkbereiche dieser Mittel überspannt dabei vorzugsweise an mindestens einer Stelle den Durchströmungsquerschnitt oder im Falle einer Auffächerung dieses die Durchströmungsquerschnitte vollständig. Diese Mittel zur Sterilisierung, die alleinig oder in Kombination miteinander vorgeschlagen werden, sind folgende:
- a) Mindestens ein Heizmittel mit Wirkbereich im Durchströmungskanal:
- Ziel hierbei ist die möglichst vollständige konvektive Aufheizung des vollständigen Luftstroms über den gesamten Durchströmungsquerschnitt im unmittelbaren Kontakt mit Heizelementen oder zusätzlichen Wärmeübertragungselementen. Gegenüber allgemein bekannten Heißluftgebläsen (Heizlüfter, Föns etc.) zeichnet sich dieses Heizmittel durch eine maximale Temperatur der Heizelemente oder zusätzlichen Wärmeübertragungselemente unterhalb 100°C, vorzugsweise unter 70 oder 50°C aus. Um eine vollständige Erwärmung zu gewährleisten, sind im Durchströmungskanal zur Realisierung kürzerer Wärmeübertragungswege in den Luftstrom zumindest eine Auffächerung des Luftstroms in Teilkanäle vorteilhaft. Dies erfordert zumindest anströmbare oder umströmbare Elemente
34 im Durchströmungskanal, von denen einige beispielhaft in den Draufsichten über den Durchströmungsquerschnitt in9a bisd schematisch dargestellt sind.9a repräsentiert ein Schaumelement 33 , vorzugsweise ein Metallschaumelement (vgl.8b) , während beispielhafte9b bisd Profileinsätze zeigen, die sich vorzugsweise in axialer Richtung des rohrförmigen Gehäuses5 nicht oder nur mit einer Schraubenförmigen Verdrehung ändern. Das mindestens eine Heizmittel umfasst dabei vorzugsweise mindestens ein Widerstandheizelement mit oder ohne Wärmeübertragungselemente, das als mindestens ein anströmbares oder umströmbares Element34 der vorgenannten Art im Durchströmungskanal weiter bevorzugt von der Luftströmung an- oder umströmbar angeordnet ist. Vorzugsweise erfolgt eine Wärmeübertragung über Wärmeableitungsrippen oder einen offenporigen Metallschaum (Schaumelement 33 ,9a) oder ein Sieb oder Siebgewebe im Durchströmungskanal (beispielhaft die in9b bisd gezeigten Profileinsätze), als Komponenten dieser Heizmittel, wobei diese entweder durch direkten Stromdurchgang oder über angesetzte Heizelemente aufheizbar gestaltet sind. Die vorgenannten Wärmeableitungsrippen erstrecken sich vorzugsweise in Richtung der Luftströmung und/oder sind vorzugsweise als Strömungsleitungselemente ausgebildet. Eine optionale Ausgestaltung sieht beispielsweise vor, die Strömungsleitelemente mit Strömungsabrisselementen oder -kanten zur Erzeugung lokaler Turbulenzen, die in ihrer Ausdehnung vorzugsweise nicht auf den gesamten Strömungsquerschnitt erstrecken, in einer ansonsten bevorzugt laminaren Grundströmung auszugestalten. Strömungsabrisselemente sind bei einem offenporigen Metallschaum oder einem Siebgewebe allein durch deren komplexe Struktur gegeben. Turbulenzen dienen insbesondere dem Abbau der thermisch isolierenden Strömungsgrenzflächen auf einer angeströmten Oberfläche und erhöhen damit die erzielbare Wärmeübertragung. Dagegen erhöhen großvolumige Turbulenzen, die sich auf den gesamten Strömungsquerschnitt oder einen gesamten Teilquerschnitt erstrecken und/oder die ansonsten vorherrschende laminare Strömung dominieren, grundsätzlich auch die Gefahr von Refluxeffekten und damit ungewollte Vermischungen von sterilisierten und nicht sterilisierten Aerosolbestandteilen und/oder auch eine ungleichmäßige Wärmeübertragung auf die Aerosolbestandteile.
- Ziel hierbei ist die möglichst vollständige konvektive Aufheizung des vollständigen Luftstroms über den gesamten Durchströmungsquerschnitt im unmittelbaren Kontakt mit Heizelementen oder zusätzlichen Wärmeübertragungselementen. Gegenüber allgemein bekannten Heißluftgebläsen (Heizlüfter, Föns etc.) zeichnet sich dieses Heizmittel durch eine maximale Temperatur der Heizelemente oder zusätzlichen Wärmeübertragungselemente unterhalb 100°C, vorzugsweise unter 70 oder 50°C aus. Um eine vollständige Erwärmung zu gewährleisten, sind im Durchströmungskanal zur Realisierung kürzerer Wärmeübertragungswege in den Luftstrom zumindest eine Auffächerung des Luftstroms in Teilkanäle vorteilhaft. Dies erfordert zumindest anströmbare oder umströmbare Elemente
- b) UV-Lichtquellen mit Wirkbereich im Durchströmungskanal:
- Ziel ist die Erfassung der gesamten durch den Durchströmungskanal durchgeleiteten Luftstrom durch die UV-Lichtquelle, vorzugsweise eine UVC-Lichtquelle, wobei die aerosolhaltige Luft direkt angestrahlt wird. Vorzugsweise werden hierzu mindestens eine UV-Lichtquelle im Durchströmungskanal angeordnet. Der Wirkbereich dieser UV-Lichtquellen befindet sich im Durchströmungskanal und erfasst vorzugsweise insgesamt, weiter bevorzugt für jede dieser UV-Quelle einen vollständigen und vorzugsweise auch einen eigenen Durchströmungsquerschnitt, was eine in Durchströmungsrichtung serielle Anordnung der Quellen als besonders bevorzugte Ausführungsform hervorhebt. Vorzugsweise sind für eine Vermeidung einer unzulässig hohen Exposition an UV-Strahlung in der unmittelbaren Umgebung die UV-Lichtquellen und/oder die Wirkbereiche dieser optisch von der Ansaugöffnung und vorzugsweise von der Abluftöffnung abgeschirmt.
- c) mindestens ein Mittel für eine Plasmaentladung mit Wirkbereich im Durchströmungskanal:
- Ziel ist die Erfassung der gesamten durch den Durchströmungskanal durchgeleiteten Luftstrom durch die Plasmaentladung, wobei die aerosolhaltige Luft wie bei der UV-Strahlung direkt angestrahlt wird. Vorzugsweise werden hierzu mindestens eine Plasmaentladung zwischen mindestens zwei Elektroden, die optional auch als elektrisch isolierte oder vorzugsweise elektrisch leitfähige Strömungsleitflächen gestaltbar sind, im Durchströmungskanal angeordnet. Optional werden auch mehrere Plasmaentladungen im Durchströmungskanal vorzugsweise seriell, bei einer Auffächerung in Teilkanäle auch parallel vorgeschlagen. Deren Wirkbereiche befinden
- d) mindestens eine Mikrowellenquelle mit Wirkbereich im Durchströmungskanal:
- Ziel ist die Erfassung der gesamten durch den Durchströmungskanal durchgeleiteten Luftstrom durch die Mikrowellenquelle, wobei die aerosolhaltige Luft angestrahlt wird und durch die Mikrowellen erwärmt wird. Die Mikrowellen erwärmend dabei entweder das Aerosol in der Luft direkt oder indirekt über angestrahlte Wärmeleitelemente, die in ihrer Ausgestaltung, insbesondere ihrer Materialauswahl, hinsichtlich ihrer Ankopplungseigenschaften an die eingestrahlte Mikrowellenlänge angepasst sind.
- a) At least one heating medium with an effective area in the flow channel:
- The aim here is the most complete convective heating of the complete air flow over the entire flow cross-section in direct contact with heating elements or additional heat transfer elements. Compared to generally known hot air blowers (fan heaters, hair dryers, etc.), this heating means is characterized by a maximum temperature of the heating elements or additional heat transfer elements below 100 ° C, preferably below 70 or 50 ° C. In order to ensure complete heating, at least a fanning out of the air flow into partial channels is advantageous in the flow channel in order to implement shorter heat transfer paths into the air flow. This requires at least elements that can flow against or around them
34 in the flow channel, some of which are exemplified in the top views of the flow cross-section in9a untild are shown schematically.9a represents afoam element 33 , preferably a metal foam element (cf.8b) while exemplary9b untild Show profile inserts, which are preferably located in the axial direction of thetubular housing 5 do not change or only change it with a helical twist. The at least one heating means preferably comprises at least one resistance heating element with or without heat transfer elements, which is at least one element that can be flown against or around34 of the aforementioned type is further preferably arranged in the flow channel so that the air flow can flow onto or around it. Heat is preferably transferred via heat dissipation ribs or an open-pore metal foam (foam element 33 ,9a) or a sieve or sieve mesh in the flow channel (for example the one in9b untild profile inserts shown), as components of these heating means, these being designed to be heated either by direct current passage or via attached heating elements. The aforementioned heat dissipation ribs preferably extend in the direction of the air flow and / or are preferably designed as flow line elements. An optional embodiment provides, for example, to design the flow guide elements with flow separation elements or edges for generating local turbulence, which preferably does not extend over the entire flow cross-section, in an otherwise preferably laminar basic flow. In the case of an open-pored metal foam or a screen mesh, flow separation elements are given solely by their complex structure. Turbulences serve in particular to reduce the thermally insulating flow interfaces on a surface exposed to the flow and thus increase the heat transfer that can be achieved. In contrast, large-volume turbulence that extends over the entire flow cross-section or an entire partial cross-section and / or dominates the otherwise prevailing laminar flow also increases the risk of reflux effects and thus unwanted mixing of sterilized and non-sterilized aerosol components and / or uneven heat transfer the aerosol components.
- The aim here is the most complete convective heating of the complete air flow over the entire flow cross-section in direct contact with heating elements or additional heat transfer elements. Compared to generally known hot air blowers (fan heaters, hair dryers, etc.), this heating means is characterized by a maximum temperature of the heating elements or additional heat transfer elements below 100 ° C, preferably below 70 or 50 ° C. In order to ensure complete heating, at least a fanning out of the air flow into partial channels is advantageous in the flow channel in order to implement shorter heat transfer paths into the air flow. This requires at least elements that can flow against or around them
- b) UV light sources with effective range in the flow channel:
- The aim is to record the entire air flow passed through the flow channel by the UV light source, preferably a UVC light source, with the aerosol-containing air being irradiated directly. For this purpose, at least one UV light source is preferably used Arranged flow channel. The effective area of these UV light sources is located in the flow channel and preferably covers a complete and preferably also a separate flow cross section as a whole, more preferably for each of these UV sources, which emphasizes a serial arrangement of the sources in the flow direction as a particularly preferred embodiment. In order to avoid inadmissibly high exposure to UV radiation in the immediate vicinity, the UV light sources and / or the effective areas of these are preferably optically shielded from the intake opening and preferably from the exhaust air opening.
- c) at least one means for a plasma discharge with an effective area in the flow channel:
- The aim is to record the entire air flow passed through the flow channel by the plasma discharge, whereby the aerosol-containing air is directly irradiated as with UV radiation. For this purpose, at least one plasma discharge is preferably arranged in the flow channel between at least two electrodes, which can optionally also be configured as electrically insulated or preferably electrically conductive flow guide surfaces. Optionally, several plasma discharges are also suggested in the flow channel, preferably in series, and in the case of a fanning out into sub-channels also in parallel. Their effective ranges are located
- d) at least one microwave source with an effective area in the flow channel:
- The aim is to record the entire air flow passed through the flow channel by the microwave source, the aerosol-containing air being irradiated and heated by the microwaves. The microwaves either heat the aerosol in the air directly or indirectly via irradiated heat-conducting elements whose design, in particular their choice of materials, are adapted to the irradiated microwave length with regard to their coupling properties.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung zeigt
Vorzugsweise weisen die mindestens eine UV-Lichtquelle und die Heizmittel seriell angeordnete Wirkbereiche auf. Weiter bevorzugt werden im Durchströmungskanal mehrere UV-Lichtquellen und anschließend mindestens ein Heizmittel seriell angeordnet, wobei jeder dieser Wirkbereiche weiter bevorzugt den gesamten Durchströmungsquerschnitt überspannen.The at least one UV light source and the heating means preferably have effective areas arranged in series. More preferably, several UV light sources and then at least one heating means are arranged in series in the flow channel, each of these effective areas further preferably spanning the entire flow cross section.
Es wird optional vorgeschlagen, zusätzlich mindestens ein Peltierelement als elektrothermischen Wandler auf dem Schaltungsträger
Die Abwärme der UV-Lichtquellen wird somit in besonders vorteilhafter Weise für eine weitere Sterilisation des Luftstroms nutzbar. Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung sieht im Rahmen dessen vor, die mindestens eine UV Lichtquelle und die Wärmeableitungsstruktur auf mindestens einem Schaltungsträger wie z.B. einer Platine im oder am Durchströmungsquerschnitt anzuordnen, wobei weiter bevorzugt die mindestens eine UV Lichtquelle auf einer Seite und die Wärmeableitungsstruktur auf der anderen Seite des mindestens einen Schaltungsträger angeordnet sind und der Durchströmungskanal an beiden Seiten des Schaltungsträger angrenzt.The waste heat from the UV light sources can thus be used in a particularly advantageous manner for further sterilization of the air flow. A particularly preferred embodiment provides within the scope of this, to arrange the at least one UV light source and the heat dissipation structure on at least one circuit carrier such as a circuit board in or on the flow cross-section, further preferably with the at least one UV light source on one side and the heat dissipation structure on the other side of the at least one circuit carrier are arranged and the flow channel is adjacent to both sides of the circuit carrier.
Die Ausgestaltung des in
Damit eignet sich diese Ausführungsform besonders gut für eine Integration in eine Vorrichtung, die als mobiles Tischgerät einsetzbar ist. Die Ansaugöffnung
Alternativ bietet sich eine Integration dieser Ausführungsform oder auch nur der vorgenannten Anordnung der Peltierelemente in eine Strömungsumlenkungsanordnung gemäß
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- Tisch- oder ArbeitsplatteTable top or worktop
- 33
- Personenpersons
- 44th
- AnsaugöffnungSuction opening
- 55
- vertikal ausgerichtetes rohrförmiges Gehäusevertically oriented tubular housing
- 66th
- AbluftöffnungExhaust vent
- 77th
- Ventilatorfan
- 88th
- AbdeckplatteCover plate
- 99
- Ansaugöffnung mit trompetenförmig erweiternden DurchströmungsquerschnittIntake opening with a trumpet-shaped widening flow cross-section
- 1010
- Mittel zur SterilisierungMeans of sterilization
- 1111
- Offenes GefäßOpen vessel
- 1212th
- RingspaltvolumenAnnular gap volume
- 1313th
- DurchströmungskanalFlow channel
- 1414th
- AnsaugvolumenSuction volume
- 1515th
- vertikalen Durchströmungskanalabschnittvertical flow channel section
- 1616
- TrennplattePartition plate
- 1717th
- Untere GehäusehälfteLower case half
- 1818th
- Obere GehäusehälfteUpper half of the case
- 1919th
- Mittel zur UmlenkungMeans of redirection
- 2020th
- UmlenkblechBaffle plate
- 2121
- AnsaugspaltSuction gap
- 2222nd
- DurchtrittsöffnungPassage opening
- 2323
- UmlenkwanneDeflection pan
- 2424
- AbscheideflächeSeparation surface
- 2525th
- Elektrostatisches FeldElectrostatic field
- 2626th
- ElektrodenElectrodes
- 2727
- AerosolbestandteileAerosol components
- 2828
- StrömungsumlenkungFlow deflection
- 2929
- MassenkraftabscheiderInertia separator
- 3030th
- AbscheidebereicheSeparation areas
- 3131
- FilterflächeFilter area
- 3232
- UV StrahlungsquelleUV radiation source
- 3333
- SchaumelementFoam element
- 3434
- anströmbare oder umströmbare ElementeFlowable or flow around elements
- 3535
- WärmeableitungsrippeHeat dissipation fin
- 3636
- SchaltungsträgerCircuit carrier
- 3737
- UVC LEDUVC LED
- 3838
- KühlrippeCooling fin
- 3939
- AnsteuerungskomponentenControl components
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- DD 157626 [0011]DD 157626 [0011]
- DE 102015013630 A1 [0012]DE 102015013630 A1 [0012]
- DE 202016004286 U1 [0013]DE 202016004286 U1 [0013]
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Legal Events
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R207 | Utility model specification |